DE19631589B4 - Vorrichtung zur Überwachung des Konzentrationszustandes und/oder der Einschlafneigung von Personen - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Überwachung des Konzentrationszustandes und/oder der Einschlafneigung von Personen, die wenigstens einen Sensor (2, 3, 4, 5, 6, 7) zur Erfassung von wenigstens einer physiologischen Körperfunktion einer zu überwachenden Person als Messdaten; einen Prozessrechner (10) zur Verarbeitung der erfassten Messedaten; einen mit dem Prozessrechner (10) verbundenen Messdatenspeicher (14) zum Speichern des zeitlichen Verlaufs der erfassten Messdaten und eine Melde- oder Warneinrichtung (13), die mit mindestens einer Signaleinrichtung (17-20) verbunden ist, aufweist. Der Prozessrechner (10) generiert aus dem zeitlichen Verlauf der erfassten Messdaten wenigstens ein Messergebnis für den Konzentrationszustand und/oder die Einschlafneigung der zu überwachenden Person (1) und führt das wenigstens eine generierte Messergebnis der Melde- oder Warneinrichtung (13) zu, und die Melde- oder Warneinrichtung (13) aktiviert die Signaleinrichtungen (17-20), basierend auf dem zugeführten Messergebnis. Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann dabei ohne speziellen Aufwand am Körper der zu überwachenden Person getragen werden, beispielsweise in Form einer Brille oder einer Kopfbedeckung.
Description
- Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Überwachung des Konzentrationszustandes und/oder der Einschlafneigung von Personen gemäß Patentanspruch 1.
- Insbesondere werden unter der vorgenannten Einrichtung Mess- und Warneinrichtungen zur Konzentrationskontrolle in sicherheitsrelevanten Bereichen verstanden. Mit solchen Einrichtungen soll ein Warn- und Wecksignal für das Bedien- und Wachpersonal in allgemeinen und in sicherheitsrelevanten Bereichen erzeugt werden, wenn ein Konzentrationsmangel und/oder eine Einschlafneigung vorliegt. Diese sicherheitsrelevanten Bereiche sind beispielsweise im Kraftverkehr, bei der Maschinenführung und -bedienung, bei Bewachungsaufgaben und in Leitständen von Land-, Luft- und Wasserfahrzeugen sowie in Kraftwerken und dergleichen Anlagen zu finden.
- Die Qualität von Leistungen und Arbeiten in sicherheitsrelevanten Bereichen ist häufig und in einem sehr hohen Maße von menschlichen Faktoren abhängig. Dies bedeutet, dass eine oftmals geringfügig erscheinende menschliche Fehlentscheidung zu großen Fehlern im Ergebnis bis hin zu Katastrophen führen kann. Eine der Hauptursachen für dieses sogenannte menschliche Versagen liegt in einer Unkonzentriertheit, die durch eine gleichförmige, ermüdende Tätigkeit hervorgerufen und verstärkt werden kann. Ebenso ist eine Überbelastung durch Schlafentzug oder zu geringen Schlaf bei Personen im Kraftverkehr anzutreffen. Es gibt viele unterschiedliche Faktoren, die bei Menschen zu einer verminderten Konzentration und zu einer verminderten Leistungsfähigkeit und -bereitschaft führen können, wie beispielsweise Schlafstörungen, Stresssituationen, Alkoholgenuss und andere.
- In der Praxis sind bereits im Schienenverkehr die sogenannten "Totmann-Bremsen" bekannt, welche einen Zug automatisch stoppen können, wenn der Fahrzeugführer eine regelmäßig wiederkehrende Aktion nicht durchführt, indem er beispielsweise unterlässt, in festen Zeitabständen einen Hebel, ein Pedal oder dergleichen zu bedienen. Diese bekannte Art der Messeinrichtung basiert auf ein regelmäßiges, aktives Eingreifen des betreffenden Zugpersonals. Diese Art der Sicherheit mit aktivem Eingreifen von Personen ist nur in begrenztem Umfang und in Bereichen, in denen konzentriertes Arbeiten verlangt wird, gar nicht einsetzbar.
- In diesem Zusammenhang ist aus der
DE 44 17 610 A1 auch eine Vorrichtung zur Patientenüberwachung in Krankenhäusern bekannt, bei der verschiedene Körperfunktionen (Herztätigkeit, Blutdruck, Körpertemperatur) eines Patienten mittels geeigneter Sensoren überwacht werden. Insbesondere weist diese bekannte Vorrichtung wenigstens einen Sensor zur Erfassung von wenigstens einer physiologischen Körperfunktion einer zu überwachenden Person als Messdaten, einen Prozessrechner zur Verarbeitung der erfassten Messdaten; einen mit dem Prozessrechner verbundenen Messdatenspeicher zum Speichern des zeitlichen Verlaufs der erfassten Messdaten und eine Melde- oder Warneinrichtung, die mit mindestens einer Signaleinrichtung verbunden ist, auf. Der Prozessrechner erzeugt aus dem zeitlichen Verlauf der erfassten Messdaten wenigstens ein Messergebnis und führt dieses Messergebnis der Melde- oder Warneinrichtung zu, wobei die Melde- oder Warneinrichtung die Signaleinrichtungen basierend auf dem zugeführten Messergebnis aktiviert. - Ferner beschreibt die
JP-A-06-251273 - Schließlich offenbart die
DE 94 08 119 U1 ein Alarmsystem für herzinfarkt- oder schlaganfall-gefährdete Personen. Die Überwachungsvorrichtung besteht dabei insbesondere aus einer am Körper zu tragenden Einheit, die sich die gefährdete Person um den Hals hängt. - Ausgehend von dem geschilderten Stand der Technik ist es Aufgabe der Erfindung, eine Einrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, durch welche alle notwendigen physiologischen Parameter des menschlichen Körpers aufgenommen werden, welche die Konzentrationsfähigkeit und Einschlafneigung charakterisieren.
- Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, aus der Messwert- oder Signalaufnahme ein Maß für die Aktivität, Konzentration und Schlafneigung zu bilden. Die erfindungsgemäße Einrichtung soll dabei vom Benutzer ohne speziellen Aufwand am Körper oder in Körpernähe in Form eines mobilen Mess- und Warngerätes getragen werden können.
- Erfindungsgemäß werden diese Aufgaben durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen 2 bis 9 angegeben.
- Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Überwachung des Konzentrationszustandes und/oder der Einschlafneigung von Personen weist wenigstens einen Sensor zur Erfassung von wenigstens einer physiologischen Körperfunktion einer zu überwachenden Person als Messdaten; einen Prozessrechner zur Verarbeitung der erfassten Messdaten; einen mit dem Prozessrechner verbundenen Messdatenspeicher zum Speichern des zeitlichen Verlaufs der erfassten Messdaten; und eine Melde- oder Warneinrichtung, die mit mindestens einer Signaleinrichtung verbunden ist, auf. Der Prozessrechner generiert aus dem zeitlichen Verlauf der erfassten Messdaten wenigstens ein Messergebnis für den Konzentrationszustand und/oder die Einschlafneigung der zu überwachenden Person und führt das wenigstens eine generierte Messergebnis der Melde- oder Warneinrichtung zu, wobei die Melde- oder Warneinrichtung die Signaleinrichtungen basierend auf dem zugeführten Messergebnis aktiviert. Die Vorrichtung ist insbesondere am Körper der zu überwachenden Person tragbar, beispielsweise in Form einer Brille oder einer Kopfbedeckung.
- Zur Überwachung des Konzentrationszustandes und/oder der Einschlafneigung werden Messungen an einer oder an mehreren unterschiedlichen Körperfunktion bzw. -funktionen, wie Herzschlag, Atmungsfrequenz und Atmungsintensität, Lidschlagfrequenz und Lidschlagdauer, Gehirnwellenaktivität, Sauerstoffgehalt im Blut, Blutdruck und andere, vorgenommen. Dabei wird eine Verknüpfung der physiologischen Messdaten untereinander und eine Bewertung des zeitlichen Verlaufs der Messwerte durch die Anwendung von Algorithmen, die auf medizinischen Regeln und Gesetzmäßigkeiten basieren, zu einer Bewertung der Konzentrationsfähigkeit und der Einschlafneigung durchgeführt. Das Gerät kann in Form einer Brille, einer Kopfbedeckung oder eines anderen leicht am Körper der Person zu befestigenden Gerätes mobil eingesetzt werden.
- Die Auswertung der physiologischen Messwerte soll dabei eine Früherkennung und eine Frühwarnung bei verminderter Konzentrationsfähigkeit und Einschlafneigung aufbereiten und dadurch eine Möglichkeit zur Korrektur für den Benutzer geben, bevor eine Fehlentscheidung oder ein Einschlafen eintritt.
- Der Aufbau der erfindungsgemäßen Einrichtung ist in den Zeichnungen an einem Beispiel dargestellt. Es zeigen:
-
1 Schaubild der Messwertaufnahme durch verschiedene Sensoren; -
2 Ablaufdiagramm der Aufbereitung und Bewertung von Messdaten; und -
3 Ausgabeeinrichtungen der bewerteten Ergebnisse. -
1 offenbart die grundsätzliche Struktur der Messwertaufnahme an verschiedenen Körpersensoren. Solche Körpersensoren in der Messwertaufnahme an einer Person1 sind der Sensor2 für die Messung der Gehirnwellentätigkeit, die Sensoren3 für die Lidschlagfrequenz und Lidschlagdauer, der Sensor4 für die Erfassung des Sauerstoffgehaltes im Blut, die Sensoren5 für die Messung des Blutdruckes und der Herzfrequenz, die Sensoren6 für die Messung der Atmungsfrequenz und der Atmungsintensität und die Sensoren7 für beliebige weitere Körperfunktionen, soweit diese geeignet sind für die Frühwarnung. In den vorgenannten Fällen können jeweils ein oder mehrere Sensoren je Körperfunktion eingesetzt werden. Die erfassten Messwerte werden einer Messwertaufbereitungseinrichtung8 zugeführt, um die Messdaten in interne Strukturen, wie Typ 1, Typ 2, ... Typ n, umzuwandeln, die im weiteren Verlauf durch einen Prozessrechner10 gemäß2 weiterverarbeitet werden. - In
2 ist der allgemeine Signalverarbeitungsablauf zur Ermittlung der Messergebnisse dargestellt. Die im Messdatensatz9 eingehenden Messwerte (Typ 1, Typ 2, ... Typ n) werden mit dem bisherigen zeitlichen Messwerteverlauf aus einem Messdatenspeicher14 durch den Prozessrechner10 verknüpft. Dabei kommen Regeln und Algorithmen aus einer Wissensdatenbank12 mit physiologischen Verhaltensmustern für die Ergebnisberechnung zum tragen. Die ermittelten und im Prozessrechner10 analysierten Messergebnisse werden dann einer oder mehreren Melde- oder Warneinrichtungen13 zugeführt, welche basierend auf den zugeführten Messergebnissen eine oder mehrere Signaleinrichtungen17 –20 (siehe3 ) aktivieren. -
3 zeigt eine Reihe von denkbaren und möglichen Signaleinrichtungen17 –20 für die Meldung der Messergebnisse. In einer Ergebnisbewertung15 der Melde- oder Warneinrichtung13 werden verschiedene Ergebnisse, wie Konzentrationsfähigkeit, Einschlafneigung und andere, mit Schwellwerten verknüpft und auf die möglichen Signaleinrichtungen17 –20 geschaltet. Die Ergebniswerte15 können für eine spätere Analyse auf einem internen Datenspeicher16 gesichert werden. - Mit der Melde- oder Warneinrichtung
13 werden direkt optische (17 ) und/oder akustische (18 ) Signaleinrichtungen angesteuert. Alle Ergebnisse können ferner wahlweise drahtgebunden bzw. leitungsgebunden (19 ) oder drahtlos (20 ) zu einer weiter entfernten Signaleinrichtung übertragen werden, um so eine Fernüberwachung der Konzentrationsfähigkeit und Einschlafneigung der überwachten Person durchführen und im Gefahrenfalle rechtzeitig eingreifen zu können.
Claims (9)
- Vorrichtung zur Überwachung des Konzentrationszustandes und/oder der Einschlafneigung von Personen, mit wenigstens einem Sensor (
2 ,3 ,4 ,5 ,6 ,71 zur Erfassung von wenigstens einer physiologischen Körperfunktion einer zu überwachenden Person (1 ) als Messdaten; einem Prozessrechner (10 ) zur Verarbeitung der erfassten Messdaten; einem mit dem Prozessrechner (10 ) verbundenen Messdatenspeicher (14 ) zum Speichern des zeitlichen Verlaufs der erfassten Messdaten; und einer Melde- oder Warneinrichtung (13 ), die mit mindestens einer Signaleinrichtung (17 –20 ) verbunden ist, wobei der Prozessrechner (101 aus dem zeitlichen Verlauf der erfassten Messdaten wenigstens ein Messergebnis für den Konzentrationszustand und/oder die Einschlafneigung der zu überwachenden Person (1 ) generiert und das wenigstens eine generierte Messergebnis der Melde- oder Warneinrichtung (13 ) zuführt, wobei die Melde- oder Warneinrichtung (13 ) die Signaleinrichtungen (17 –20 ) basierend auf dem zugeführten Messergebnis aktiviert, und wobei die Vorrichtung am Körper der zu überwachenden Person tragbar ist, beispielsweise in Form einer Brille oder einer Kopfbedeckung. - Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung weiter eine mit dem Prozessrechner (
10 ) verbundene Wissensdatenbank (12 ) aufweist, die eine Wissensbasis mit funktionsspezifischem Regelwerk enthält, und dass der Prozessrechner (10 ) das wenigstens eine Messergebnis aus dem zeitlichen Verlauf der erfassten Messdaten unter Berücksichtigung von in der Wissensdatenbank (12 ) abgelegten physiologischen Verhaltensmustern generiert. - Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Melde- oder Warneinrichtung (
13 ) eine Ergebnisbewertung (15 ) aufweist, die die Signaleinrichtungen (17 –20 ) bei Über- bzw. Unterschreiten von vorgegebenen Schwellenwerten durch die zugeführten Messergebnisse aktiviert. - Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Ergebnisbewertung (
15 ) der Melde- oder Warneinrichtung (13 ) mit einem Datenspeicher (16 ) zur Langzeitspeicherung der Messergebnisse zu deren späteren Auswertung verbunden ist. - Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Melde- oder Warneinrichtung (
13 ) mit einer Signaleinrichtung (17 ,18 ) verbunden ist, die in der Vorrichtung integriert ist. - Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Melde- oder Warneinrichtung (
13 ) drahtlos mit einer entfernten Signaleinrichtung (19 ,20 ) verbunden ist. - Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, der Prozessrechner (
10 ) bei der Generierung der Messergebnisse Fuzzy Logic-Technologien einsetzt. - Verwendung der Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7 für den Führer eines Kraftfahrzeuges.
- Verwendung der Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7 für das Bedien- oder Wachpersonal in sicherheitsrelevanten Bereichen.
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